舵机模块使用说明

        1，硬件连接

       这里以正点原子M48Z-M3最小系统板STM32F103版为例，给大家介绍一下模块和板卡的连接方法。其它板卡与模块的硬件连接方法，请大家在“舵机模块\程序源码\相应板卡例程文件夹\readme.txt”路径下查看。

       舵机模块可通过杜邦线与正点原子M48Z-M3最小系统板STM32F103版进行连接，具体的连接关系，如下表所示：

表1.1舵机模块与M48Z-M3最小系统板STM32F103版连接关系

        2，实验功能

       2.1 舵机模块测试实验

       2.1.1 功能说明

       在本实验中，串口会打印实验提示信息。需要查看这部分实验信息的用户，可用杜邦线将最小系统板STM32F103的PA9引脚和GND连接至外部的USB转串口设备，这样就可以通过XCOM上位机查看串口打印的信息了。

       舵机控制方法：当按下KEY0反转加速，按下WKUP正转加速。

开发板的LED0闪烁，提示程序运行。

       2.1.2 源码解读

       打开本实验的工程文件夹，能够在./Drivers/BSP目录下看到STEERING_ENGINE文件夹和TIM文件夹，其中STEERING_ENGINE文件夹中就包含了舵机模块的驱动文件，TIM文件夹中就包含了定时器的驱动文件如下图所示：

图2.1.2.1舵机模块驱动代码

图2.1.2.2 定时器驱动代码

       2.1.2.1舵机模块驱动

       下面简要介绍steering_engine.c中几个重要的API 函数。

       1. 函数angle_to_tim_val ()

       该函数用于将所需要旋转的角度值转换成定时器的比较值，具体的代码，如下所示：

/**
 * @brief       舵机角度转定时器比较值
 * @param       angle:角度
 * @retval      定时器装比较值
 */
uint16_t angle_to_tim_val(float angle)
{
    uint16_t ret;
    if((angle < 0)||(angle > 180))
    {
        ret = 0;
    }
    else
{
    /* 0° -- 500，45° -- 1000，90° -- 1500，135° -- 2000，180° -- 2500 */
        ret = 1500 + (int)((float)((angle - 90) * 100 / 9));     
        if((ret < 500)||(ret > 2500))
        {
            ret = 0;
        }
    }
    return ret;
}

       舵机的旋转角度和脉宽成线性关系，比较值决定脉宽时间，所以我们这里把要转动的角度转成比较值控制脉宽时间，从而达到控制舵机旋转角度。

       2. 函数servo_angle_set ()

       该函数用于停止电机转动，具体代码，如下所示：

/**
 * @brief       舵机角度设定
 * @param       id:舵机编号对应舵机的接口：1~3
 * @param       angle:角度 
 * @retval      0:成功
 */
uint8_t servo_angle_set(uint8_t id,float angle)
{
    uint16_t val;
val = angle_to_tim_val(angle);    /* 得到角度转换的比较值 */
if(val != 0)
{
/* 设置比较值 */
__HAL_TIM_SetCompare(&g_atimx_pwm_chy_handle,TIM_CHANNEL_1,val);    
}
    return 0;
}

       调用到角度转比较值函数，然后我们将返回的数值，设置到定时器的比较值，即可完成脉宽时间的设置，控制舵机旋转对应角度。

       2.1.2.2 定时器驱动

       在图2.1.2.2中，gtim.c 和 gtim.h 为 定时器驱动文件，包含了定时器通道的初始化，并初始化定时器PWM输出功能。关于定时器PWM输出的驱动介绍，请查看正点原子各个开发板对应的开发指南中通用定时器章节。

       2.1.2.3 实验测试代码

       实验的测试代码在demo.c文件中，该文件在工程根目录下的 User文件夹。测试代码的入口函数为 demo_run()，具体的代码，如下所示：

/**
 * @brief       例程演示入口函数
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void demo_run(void)
{
    uint8_t key = 0, t = 0;
    float angle = 0;
    key_init();                 /* 初始化按键 */
    gtim_timx_pwm_chy_init(20000 - 1, 72 - 1);  
    
    printf("舵机控制实验\r\n");
    printf("KEY0 舵机旋转角度-45°\r\n");
printf("WK_UP 舵机旋转角度+45°\r\n");  
  
    while (1)
    {
        key = key_scan(0);      
        if(key == KEY0_PRES)     /* 减速 */
        {
            angle -= 45;
            if (angle < 0)
            {
                angle = 0;
            }
            servo_angle_set(angle);       /* 设置角度值 */
            printf("Servo : %.1f\r\n",angle);        
}
        else if(key == WKUP_PRES)       /* 加速 */
        {
            angle += 45;
            if (angle > 180)
            {
                angle = 180;
            }
            servo_angle_set(angle);       /* 设置角度值 */
            printf("Servo : %.1f\r\n",angle);
        }
        
        delay_ms(10);
        t++;
        if(t % 20 == 0)
        {
            t = 0;
            LED0_TOGGLE();
        }
    }
}

       从上面代码可以看出，整个测试代码的逻辑相对简单。首先，初始化定时器后，在while循环中调用按键扫描函数，通过键值控制舵机旋转角度。WKUP增加舵机旋转角度，最大到180°；KEY0减小舵机旋转角度，最小到0°。最后，LED0闪烁表示程序正常运行。

       2.1.3 实验现象

       将舵机模块按照第一节“硬件连接”中介绍的连接方式与开发板连接，并将实验代码编译烧录至开发板中。本实验使用串口输出调试信息，因此需将开发板的 PA9连接至 DAP 虚拟串口（或 USB 转 TTL 模块）的 RX引脚。完成连接后，可通过串口调试助手XCOM查看实验信息输出，如下图所示：

图2.1.3.1 串口调试助手显示内容

       注：其它现象请看2.1.1功能说明。